José Heriberto Oliveira do
Nascimento e Rivaldo Leonn Bezerra Cabral, dupla de inventores envolvida,
explicam que a aplicação da nova tecnologia promove uma rota mais rápida e
barata de produzir materiais alternativos ao grafeno puro, como o óxido de
grafeno (OG) e óxido de grafeno reduzido (OGR), a partir de biomassa residual
sólido de fibras, fios, tecidos ou malhas a base de lignina e celulose da
indústria têxtil. O grafeno é considerado o sucessor do silício na área
eletrônica.
Com alta área superficial
específica, estabilidade química, excelente condutividade elétrica e térmica e
a sua alta capacidade de resistência mecânica, o grafeno apresenta-se como um
material propício para vastas aplicações tecnológicas, com um potencial que
pode ser ampliado com a sua funcionalização, o que o torna precursor para a
síntese de novos materiais. Um dos métodos mais comuns de obtenção do grafeno é
pela redução das nanofolhas de óxido de grafeno, removendo seus grupos de
oxigênio e recuperando a estrutura para formar um grafeno reduzido.
Essa mudança leva ao óxido de
grafeno reduzido, uma substância com propriedades análogas tanto ao grafeno
como ao óxido de grafeno, tais como, condutividade elétrica e térmica e
excelente transparência. “Tanto OG quanto o OGR podem ser utilizados como
material de partida para vários dispositivos eletrônicos, como na construção de
transistores para sensores químicos e biossensores. Também servem para fins
relacionados à energia como fontes para baterias, células solares, células de
combustível e supercapacitores. Além do mais, podem ser aplicados na
biomedicina, especificamente em sistemas de entrega de fármacos para drogas que
combatem células cancerígenas, entre outras aplicações na construção civil,
automobilística”, relata Heriberto do Nascimento.
Tecnicamente, o óxido de grafeno
e o óxido de grafeno reduzido são nanomateriais cujo tamanho corresponde a um
bilionésimo de metro, semelhantes a uma “folha” em escala nanométrica. Além
disso, são caracterizados por serem compostos de átomos de carbono
estruturalmente distribuídos em uma rede hexagonal, análoga a um favo de mel.
Rivaldo Leonn destaca que um relevante aspecto quando se trata de produtos à
base de nanomateriais está atrelado justamente ao custo de produção.
O doutorando explica que isso
ocorre porque a maioria das técnicas de produzir grafeno altamente ordenada exige
maquinários sofisticados caros e que propiciam baixo rendimento, tornando-se
ineficientes em larga escala. Além do mais, outros fatores, como consumo
excessivo de energia, longos períodos de síntese, lavagem e filtragem, que
demandam tempo, precursores e agentes oxidantes, encarecem o processo. Em
contrapartida, ele destaca que o dispositivo criado pela dupla, por
constituir-se de um mecanismo de síntese rápido, que dispensa o uso de
reagentes caros e utiliza equipamentos simples, promove a fabricação de
materiais derivados de grafeno de forma mais barata.
“Além do mais, a reutilização de
resíduos sólidos da indústria como precursor para síntese de nanomateriais tem
impacto ambiental extremamente positivo, já que a solução proposta cessa as
emissões de gás carbônico causadas pela incineração e também pelo descarte e
acúmulo em aterros sanitários, os lixões, que resulta na preservação do
ecossistema, uma pauta importante que atende uma demanda das empresas para se
desenvolverem de forma sustentável, conforme metas da agenda 2030 da ONU”,
lista.
De patentes à NanoUp
O dispositivo patenteado é
vinculado ao Grupo de Pesquisa de Inovação em Micro e Nanotecnologia (GPIMN),
bem como ao Programa da Pós-graduação em Engenharia Química (PPGEQ) e ao
Programa de Pós-graduação em Engenharia Têxtil (PPgET). Heriberto fala que o
primeiro protótipo da tecnologia foi construído durante o primeiro ano da
pandemia, quando a dupla estudou a possibilidade de obter os nanomateriais por
meio de upcycling, termo que trata de dar um novo uso a materiais que seriam
levados ao lixo. Ainda sobre o caminho da pesquisa, o professor acrescenta que,
logo em seguida, foram realizados os principais ensaios de caracterização que
comprovam a obtenção de nanofolhas de GO e OGR a partir de resíduos orgânicos.
“O passo seguinte do
desenvolvimento da tecnologia foi focar na pré-incubação e estudar os custos
relacionados ao rendimento de nanomaterial obtido a partir de uma maior
quantidade de resíduo sólido proveniente da indústria para, posteriormente,
precificar e implementar junto ao mercado. Pensando nisso, estamos em processo
de pré-incubação na InPACTA, aqui no Centro de Tecnologia”, conta Heriberto ao
falar da NanoUp, empresa formada pelos dois inventores que pretende atuar na
produção de nanomateriais via upcycling para aplicação na indústria 4.0.
Ele acrescenta que essa patente é
fruto de outras abordagens que ele e Rivaldo Leonn, atualmente também aluno de
doutorado do PPGEQ, possuem em parceria de longa data, em pesquisas
relacionados a síntese, obtenção e aplicação de nanomateriais, especificamente,
em nanoestruturas 2D carbonácea, como grafeno, óxido de grafeno, óxido de
grafeno reduzido e pontos quânticos de grafeno.
Ambos concordam que a principal
relevância do patenteamento é a segurança jurídica que o processo permite em
sermos proprietários da tecnologia, pois viabiliza qualquer meio legal de gerar
receita com esse documento. “Além disso, é mais uma demonstração cabal de que
os esforços de otimizar, melhorar e amplificar a ciência não permanecem somente
na academia, mas sim ultrapassam as barreiras da universidade como um meio de
alcançar a indústria e a sociedade”, conclui Rivaldo.
Wilson Galvão, da
Assessoria de Comunicação da Agência de Inovação da Reitoria/UFRN
wilson.galvao@ufrn.br
Imagem relacionada à
divulgação
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